[译] Go 1.20 新变化!第一部分:语言特性

Author: pseudoyu | 2313 words, 5 minutes | 0 comments | 2023-01-12 | Category: Develop

go, language, programming, translation

Translations: ZH

前言

又到了 Go 发布新版本的时刻了!2022 年第一季度的 Go 1.18 是一个主版本,它在语言中增加了期待已久的泛型,同时还有许多微小功能更新优化。2022 年第三季度的 Go 1.19 是一个比较低调的版本。现在是 2023 年,Go 1.20 RC 版本已经发布,而正式版本也即将到来,Go 团队已经发布了版本说明草案

在我看来,Go 1.20 的影响介于 1.18 和 1.19 之间,比 1.19 有更多的功能更新并解决了一些长期存在的问题,但没有达到 1.18 中为语言增加泛型这样的重磅规模。尽管如此,我还是要把我对“Go 1.20 的新变化”的看法分成系列三篇博文。首先,我写了 Go 1.20 中的语言变化(如下),在下一篇文章中,我将写标准库的重要变化,最后一篇将讲解 Go 1.20 中我最喜欢的对标准库的小改动。

语言特性

那么,让我们来看看语言方面的变化。首先,对泛型的规则做了一个小小的修改。有了 Go 泛型,你可以通过一个函数获取任何 map 的键:

func keys[K comparable, V any](m map[K]V) []K {
    var keys []K
    for k := range m {
        keys = append(keys, k)
    }
    return keys
}

在这段代码中,K comparable, V any为“类型约束”。这意味着 K 可以是任何 comparable 的类型,而 V 则没有类型限制。comparable 类型为数字、布尔、字符串和由 comparable 元素组成的固定大小的复合类型等。因此,K 为 int,V 为一个 bytes 切片是合法的,但 K 是一个 bytes 切片是非法的。

我说过上面的代码会给你任何 map 的键,但在 Go 1.18 和 1.19 中,这并不是完全正确的。如果你试图把它用在一个键值为接口类型的 map 上,它将不会被编译。

m := make(map[any]any) // ok
keys(m)
// 编译器错误(Go 1.19):any 没有实现 comparable

这个问题归结为围绕 K comparable 含义的解读。要作为 map 键使用,类型必须被 Go 编译器认为是 comparable 的。例如,这是无效的:

m := make(map[func()]any)
// 编译器错误:无效的 map 键类型 func()

然而,你可以通过使用接口来得到一个运行时错误而不是编译器错误:

m := make(map[any]any) // 正确
k := func() {}
m[k] = 1 // panic:运行时错误:哈希值为不可哈希的类型 func()

所以,像 any 这样的接口类型是 map 的有效键类型,但如果你试图把一个缺少有效类型定义的键放到 map 中,就会在运行时出现 panic 错误。显然,没有人希望他们的代码在运行时出现 panic 错误,但这是在 map 中允许动态类型键的唯一方法。

下面是一个从不同角度看同一问题的例子。假设我有一个这样的错误类型:

type myerr func() string

func (m myerr) Error() string {
    return m()
}

而现在我想使用自定义的错误类型进行比较:

var err1 error = myerr(func() string { return "err1" })
var err2 error = myerr(func() string { return "err2" })
fmt.Println(err1 != nil, err2 != nil)  // true true

fmt.Println(err1 == err2)
// panic:运行时错误:对 main.myerr 不可比类型进行比较

正如你所看到的,一个接口值在编译时被认为是 comparable 类型,但是如果它被赋的值是一个“不可比类型”,则在运行时就会出现 panic。如果你试图比较两个 http.Handler,而它们恰好都是 http.HandlerFuncs,你同样可以看到这个问题。

当 Go 1.18 支持了泛型后,大家发现,由于接口在编译时被认为是 ,但可能会包含不可比较的具体类型。如果你写的泛型代码的类型约束是comparable,但错误的值被存储在一个接口中,就有可能出现运行时 panic。保守起见,Go 团队决定在评估(此特性)的全部影响阶段,Go 1.18 限制使用接口作为comparable 类型。

现在已经过了一年了,也发布了两个版本,经过大量在 Github 上进行的冗长讨论,Go 团队认为在通用代码中使用接口作为 comparable 类型应该是足够安全的。如果你在 Go 1.20 中运行keys(map[any]any{}),它可以正常运行,你不必考虑上面的任何说明。


Go 1.20 中的另一个语言变化更容易解释。如果你有一个切片,现在你可以很容易地将其转换为一个固定长度的数组:

s := []string{"a", "b", "c"}
a := [3]string(s)

如果切片比数组短,你会因越界而产生 panic:

s := []int{1, 2, 3}
a := [4]int(s)
// panic: 运行时错误: 不能将长度为 3 的切片转换成长度为 4 的数组或数组指针

这源于 Go 1.17 中增加的数组指针转换特性:

s := []string{"a", "b", "c"}
p := (*[3]string)(s)

在这种情况下,p 指向 s 定义的数组,因此修改一个就会修改另一个:

s := []string{"a", "b", "c"}
p := (*[3]string)(s)
s[0] = "d"
p[1] = "e"
fmt.Println(s, p) // [d e c] &[d e c]

另一方面,随着 Go 1.20 中新增的切片转换为数组特性,数组是 切片内容的副本:

s := []string{"a", "b", "c"}
a := [3]string(s)
s[0] = "d"
a[1] = "e"
fmt.Println(s, a)
// [d b c] [a e c]

除了将切片转换为数组的语法外,Go 1.20 还为处理切片数据的 unsafe 包带来了一些新增内容。reflect 包一直有reflect.SliceHeaderreflect.StringHeader,它们是 Go 中切片和字符串的运行时表示:

type SliceHeader struct {
    Data uintptr
    Len  int
    Cap  int
}

type StringHeader struct {
    Data uintptr
    Len  int
}

reflect.SliceHeaderreflect.StringHeader都有一个 Warning 提示:“它的表示方法可能在以后的版本中改变,因此不能确保障安全或可移植”,并且在试图废除它们。误用这些类型可能会导致代码崩溃,但是在实践中,很多程序都依赖于类似这样的切片布局,很难想象 Go 团队会在没有大量警告的情况下改变它,因为很多程序会崩溃。

为了给 Gopher 们提供一种官方支持的编写不安全代码的方式,Go 1.17 增加了unsafe.Slice,它允许你把任何指针变成一个切片(不管是否是个好主意)。

obj := struct{ x, y, z int }{1, 2, 3}
slice := unsafe.Slice(&obj.x, 3)
obj.x = 4
slice[1] = 5
fmt.Println(obj, slice)
// {4 5 3} [4 5 3]

在 Go 1.20 中,还有 unsafe.SliceData(它返回一个指向切片数据的指针),unsafe.String(它以不安全的方式通过一个 byte 指针创建字符串),以及 unsafe.StringData(它以不安全的方式返回一个指向字符串数据的指针)。

这些字符串函数是额外增加的不安全方式,因为它们允许你违反 Go 的字符串不可变规则,但它也给了你很大的控制权,可以在不分配新内存的前提下转换 byte 切片。

这些工具像利刃一样,好用却很容易割伤自己。在语言中直接支持这些工具可能更好,而不是仅仅让大家使用 unsafe.Pointer 来祈祷它奏效。

用 Hank Hill 的话来形容,“无论你做什么,你都应该以正确的方式去做,即使是错误的事情。”

文章信息

  1. 原文地址
  2. 原文作者:Carl M. Johnson
  3. 本文永久链接
  4. GoCN <每周译 Go>
  5. 译者:pseudoyu
  6. 校对:小超人

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Blockchain Developer, MSc Graduate in ECIC(Electronic Commerce and Internet Computing) @ The University of Hong Kong (HKU). Love to learn and build things. Follow me on GitHub